Разработка способа получения эмульсий на основе промышленных нефтяных восков и их использование в строительных растворах и бетонах

• Автор: Махин, Дмитрий Юрьевич
• Шифр специальности: 02.00.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 193 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СУЩЕСТВУЮЩИХ ТЕХНОЛОГИЙ ПРОИЗВОДСТВА ВОСКОВЫХ ЭМУЛЬСИЙ, ИССЛЕДОВАНИЕ ИХ СВОЙСТВ И ОСОБЕННОСТЕЙ ПРИМЕНЕНИЯ В РАЗЛИЧНЫХ ОТРАСЛЯХ ПРОМЫШЛЕННОСТИ (ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР)
1.1. Физико-химические основы процессов приготовления восковых эмульсий
1.2. Представления о механизмах образования восковых эмульсий
1.3. Компонентный состав восковых эмульсий
1.3.1. Нефтяной воск - основной компонент дисперсной фазы восковых
эмульсий
1.3.2. Эмульгаторы, участвующие в процессах стабилизации системы «нефтяной воск / вода»
1.3.3. Добавки специального назначения
1.4. Основные представления о структурно-коллоидных свойствах восковых эмульсий как нефтяных дисперсных системах
1.4.1. Поверхностное натяжение на границе раздела фаз «нефтяной воск-вода»
1.4.2. Стабильность восковых эмульсий
1.4.3. Дисперсность восковых эмульсий
1.4.4. Электрофоретические свойства
1.4.5. Вязкостно-температурные (реологические) свойства
1.4.6. Исследование поверхности частиц воска в эмульсии
1.4.7. Эксплуатационные свойства восковых эмульсий
1.5. Использование восковых эмульсий в производстве различных материалов 44 ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
2.1. Характеристика исходных материалов
2.1.1. Физико-химические свойства и групповой химический состав нефтяных восков
2.1.2. Эмульгаторы и стабилизирующие агенты

2.1.3. Добавки, улучшающие свойства восковых эмульсий
2.1.4. Материалы, используемые при исследовании влияния восковых эмульсий
на основные характеристики конечных изделий (бетонов)
2.2. Характеристика методов исследований
2.2.1. Исследования свойств основных компонентов восковых эмульсий
2.2.1.1. Определение структурно-группового состава нефтяных восков
2.2.1.2. Определение содержания н-алканов в нефтяных восках
2.2.1.3. Исследование изменения поверхностного натяжения на границе раздела фаз «нефтяной воск - вода» при подборе эмульгатора для стабилизации восковых эмульсий
2.2.2. Исследование особенностей технологии приготовления и свойств полученных восковых эмульсий и факторов, оказывающих на них влияние
2.2.2.1. Методика получения восковых эмульсий
2.2.22. Исследование стабильности восковых эмульсий
2.2.2.3. Исследование размеров частиц дисперсной фазы
2.2.2.4. Исследование электрофоретических свойств
2.2.2.5. Исследование реологических свойств
2.2.2.6. Калориметрические исследования свойств восковых эмульсий
2.22.1. Электронно-микроскопическое исследование структуры восковых эмульсий
2.2.3. Исследование свойств конечных изделий (бетонов), приготовленных с добавкой восковых эмульсий
2.2.3.1. Исследование краевого угла смачивания
2.2.3.2. Определение капиллярного водопоглощения бетона
2.2.3.3. Электронно-микроскопический анализ структуры бетона с добавкой восковых эмульсий
2.2.3.4. Исследование свойств конструкционных бетонов с добавкой восковых
эмульсий
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА КОМПОНЕНТНОГО СОСТАВА И ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ВОСКОВЫХ ЭМУЛЬСИЙ
3.1. Физико-химические основы получения восковых эмульсий
3.1.1. Парафиновые углеводороды - исходный сырьевой материал для полифункциональных восковых эмульсий
3.1.2. Физико-химические факторы, влияющие на образование устойчивой системы «нефтяной воск - вода». Подбор стабилизирующего агента
3.1.3. Оптимизация системы «нефтяной воск - эмульгатор - вода»
3.1.4. Исследование основных параметров процесса приготовления и их влияния
на свойства восковых эмульсий
3.2. Исследование эксплуатационных свойств восковых эмульсий
ГЛАВА 4. СОЗДАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ «СОСТАВ -СВОЙСТВА» ДЛЯ ВОСКОВЫХ ЭМУЛЬСИЙ СТАТИСТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ
4.1. Выбор параметров и факторов оптимизации
4.2. Исследование корреляции между прогнозируемыми величинами выходного параметра и его экспериментальными значениями
4.3. Построение математической модели «состав - свойства», интерпретация
выявленных закономерностей
ГЛАВА 5. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОСКОВЫХ ЭМУЛЬСИЙ ПРИ ГИДРОФОБИЗАЦИИ ЦЕМЕНТНЫХ РАСТВОРОВ И БЕТОНОВ
5.1. Исследование эмульсии в среде твердеющего цементного раствора
5.2. Исследование строительно-технических характеристик бетонов с добавкой
восковой эмульсии
Основные выводы
Литература
ПРИЛОЖЕНИЕ А
ПРИЛОЖЕНИЕ Б

гидратированные молекулы эмульгатора, сосуществует с водной мицелярной фазой (У + Б), слоистая жидко-кристаллическая фаза наблюдается примерно в диапазоне 50-75°С, сосуществует с водным мицеллярным раствором (¥ + Ьа). Выше этой температуры наблюдается изотропная восковая фаза (Ь), также сосуществующая с водной фазой (¥ + Ь).
2) Анионный эмульгатор / вода
В указанной работе в качестве анионного эмульгатора была использована жирная кислота, нейтрализованная основанием (соотношение эмульгатор / основание составляло 0,75).
В системе анионный эмульгатор / вода наблюдается четыре монофазные области. Эмульгатор образует водный мицеллярный раствор (У) при очень низкой концентрации; гексагональную жидко-кристаллическую фазу (Н) при концентрации выше 15°С и температуре выше 60°С; изотропную фазу (65-75°С) и жидкую изотропную масляную фазу при температуре выше 75 °С (Ь). Сравнивая диаграммы можно отметить, что гексагональная фаза, полученная анионным эмульгатором, появляется при высшей температуре и низшей концентрации эмульгатора, чем ламеллярная фаза при использовании неионогенного эмульгатора. Указанная гексагональная фаза наблюдается также под оптическим микроскопом в поляризованном свете.
В данной системе можно отметить наличие бифазных областей. При температуре ниже 65°С твердая фаза сосуществует с водной мицеллярной фазой (''У + 8); гексагональная жидко-кристаллическая фаза сосуществует с водной фазой (У + Н) при температуре примерно 67 - 77°С.
Таким образом, основное различие между двумя системами (неионогенный эмульгатор / вода и анионный эмульгатор / вода соответственно) в том, что неионогенный образует ламеллярную жидко-кристаллическую фазу, в то время как анионный образует гексагональную фазу.
3) Неионогенный /анионный / вода
В данном случае фазовая диаграмма строилась как функция соотношения эмульгаторов анионный / (анионный + неионогенный) от температуры.